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                        手机设计之PCB布局 - 系列三

                        十、布局之外围感官模块(Audio)

                        音频质量是手机用户体验的关键部分,目前手机上音频相关功能的使用率大大增加,除了通话、语音、听歌、视频、看直播等外,在游戏上,音频也会影响到一部分游戏体验,如果手机音频在立体声方面有欠缺,就会影响到游戏中的发挥。

                        手机中的音频部分一般包含:

                        耳机(Headset),扬声器(Speaker),听筒(Receiver),麦克风(MIC),音频处理芯片(有单独的音频芯片,也有和其它功能整合的IC譬如说和pmu整合的)

                        下面我们就音频的各个部分来看一下布局中的注意点:

                        1. 耳机的设计

                        ①耳机都是放置在板边

                        (这是方便耳机的插拔,也是为了避开其它干扰源,具体的位置由手机壳体结构来限定)

                        ② 耳机附近的电感电容和ESD器件需要靠近摆放。

                        (电感和电容在源头起到滤除噪声的效果,并且通过电容并联到地,从而把干扰信号耦合到地。

                        ESD器件起到一个防静电的作用。)

                        2. 扬声器(Speaker)的设计

                        红色框内的电阻电容需靠近放置,

                        框一中的线路会连接到PMIC,框二中的线路会连接到功放。

                        框内的电阻电容一般用于消除功放高频振荡,保持好的音质。

                         

                        3. 听筒(Receiver)  的设计                      

                        Receiver和speaker的工作原理相似,都是通过音圈被馈入信号电压   ,产生电流,音圈切割磁力线,产生作用力,带动振膜一起运动,振膜策动空气发出声音。

                        图中的电阻电容用来消除震荡,保持音质,ESD器件起到防静电的作用。

                        所以 红色框中的器件需要靠近receiver(J2700)放置

                        4. 麦克风(MIC)的设计

                        手机的麦克大多为驻极体的microphone,它是通过人声在空气中传播,引起薄膜电容器震动,使电容变化,从而导致电压变化,实现声电转换的器件。

                        MIC器件需要注意壳体周围胶套的位置,布局的时候需要预留空间(可参考mic的datasheet)

                        下图中ESD器件和滤波电容需要靠近MIC放置

                        5. 音频CODEC

                        目前智能手机语音电路主要有两种:

                        ①音频处理电路与电源管理电路集成在一起。

                        ②音频处理电路与微处理器(CPU)集成在一起。

                        另外,有的音频处理电路芯片中集成功率放大器电路有的则没有集成,需要单配功率放大器。无论采用何种结构模式,其音频信号处理过程都一样的。

                        所以PMIC处的音频匹配部分需要靠近芯片放置,注意不要放置到音频各外围器件附近。

                         十一、布局之外围感官模块(LCD+TP)

                        LCD(liquid crystal display)液晶显示器+TP(touch panel)触控面板

                           

                        现在智能机时代,手机的屏一般都是LCD+TP即可触控的显示屏。在手机设备中,屏幕是至关重要的一环,直接影响了使用者的观感和体验。

                        下图为LCD原理图:

                                 

                        下面为LCD的布局要求:

                         ① LCD连接器通过FPC和屏连接起来,所以LCD连接器一般都靠近板边放置,对手机而言,一般放置在板子的左下角,或者放置在板子的下方,这样方便连接,也便于插拔,维修。

                        ② MIPI部分的滤波电感需要靠近LCD放置。

                        (备用方案的电阻,需要和滤波电感共pad放置)

                        ③ 背光芯片(现在很多的背光都是由PMIC提供)需要靠近LCD放置,并且背光芯片需要有屏蔽罩。ESD器件和背光网络的阻容感都需要靠近LCD放置。

                        ④ LCD_TE是数据同步管脚,为了防止图像出现撕裂,所以上面的滤波电容和电阻需要靠近管脚放置。

                        下图为TP触摸面板的原理图:

                        下面为TP的布局要求:

                        ①  TP连接器的位置由结构给出,一般在板子的上方,也是出于方便插拔,维修的考量 。

                        ②  稳压器需靠近TP连接器放置,以保障电源的稳定。

                        ③ ESD器件必须靠近TP放置,防止发生屏幕显示上的“漂移”现象,而且如果发生静电放电, 甚至可能永久损害电容屏。 

                        ④ TP连接器处的滤波电容,也应该靠近放置。

                         十二、布局之外围感官模块(Camera)

                        除了前面提到的耳麦(音质)和触摸屏(外观),摄像头(拍照)也是手机用户对于手机最直观的体验,在某种程度上Camera已经成为了用户对于一款智能手机最为看重的方面。

                        从Feture phone 到现在的 smart phone ,可以发现手机上的摄像头从1个发展成2个,再到3个…像素也从30万像素-300万像素-500万像素-800万-1000万-几千万。。。所以手机上对camera的设计要求也逐渐提高。

                        这边来看一下下面这个普遍双摄的原理图:

                        注意到 原理图上除了camera,还有闪光灯,稳压器,还有一些阻容感,现在我们来说说这些器件的放置要求:

                        ①前摄 一般放置在靠近上板边的位置,而后摄一般靠近中间开槽的位置,这都是为了安装摄像头,前摄的摄像头安装在上方,后摄通过开槽孔安装。

                        ② 闪光灯的位置一般都靠近后摄的安装位置,它和camera座子不在同一面。闪光灯的电流比较大(除了做闪光灯时瞬时电流大,当手电筒用的时候常态电流也大),一般附近不会安排其他敏感器件。

                        ③稳压器让进入camera的电流保持稳定,让camera稳定的工作,这时候我们需要把这个稳压器靠近camera放置。

                         

                        ④ MIPI上的EMI滤波电感,靠近camera放置。

                        注意,电感上下并联的电阻是一种预留方案,当电路环境较好的情况下,可以不用贴电感,这也是一种降成本的做法,所以电阻需要和电感co-pad放置注:CO-PAD是一种选贴做法(也叫co-lay或者共pad),按需要选着哪一种就贴哪一种。

                             

                        ⑤ 电路上的滤波电容靠近camera放置 。

                         ⑥ AVDD_2V8这边的电容接AGND,需要给它预留点单独下地孔的空间。

                        不管手机有多少个摄像头,除了按照结构放置好器件外,其它部分都相似,都是按照上述的要求去放置!

                        手机的外围有很多,前面提到了手机用户重视的感官模块部分(音质 屏 相机)接下来我们就来说说外围的接口部分。